多孔介质模型的重构问题是土体细观渗流机理研究的基础和关键.由四参数随机生长法(QSGS)构建土体模型,采用格子玻尔兹曼方法(LBM),通过MATLAB自编程序研究重构土在不同条件下的细观渗流机理.结果表明:随模型尺寸增大,孔隙连通程度显著提高,300×300格点大小的模型连通孔隙率增长幅度(34.38％)最大,继续扩大模型尺寸发现增加不明显;流体粒子在孔隙连通性好、孔径大的区域,会形成主渗流通道,且存在指进效应,孔道中间流速最大,可达0.0324,越靠近孔壁流速越小;大孔隙率土的流速比小孔隙率土大,而低孔隙率土中的流速相比大孔隙土更稳定;LBM模拟渗透率与经典K-C公式计算结果对比发现,孔隙率越高计算渗透率越准确(n=0.78,误差为10.22％);土颗粒越小,渗流孔道越细窄、分布越密集,对应的速度场分布更为均匀,同时流速也更小.该研究成果能较好地揭示重构土的细观渗流机理,也可为现有细观土体孔隙流研究提供一定借鉴.

格子玻尔兹曼;细观渗流;四参数随机生长法;土颗粒大小;渗透率

福州大学土木工程学院,福建 福州 350108;香港科技大学土木与环境工程系,中国香港 999077

[1]蔡沛辰;阙云;蒋振梁;杨鹏飞-.基于四参数随机生长法重构土体的格子玻尔兹曼细观渗流研究)[J].水文地质工程地质,2022(02):33-42

四参数随机生长法,细观渗流,QSGS,比小孔,土颗粒大小

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